專利名稱：用于檢查具有圖樣的平的介質(zhì)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及基于機器觀測的檢查技術(shù)的一般領域，特別涉及對在大的具有圖樣的平的表面上出現(xiàn)的缺陷進行基于機器觀測的檢測和分類。具體而言，本發(fā)明致力于對淀積于諸如液晶顯示(LCD)面板的大襯底玻璃板上的材料的檢查。雖然本發(fā)明可應用于對任何具有圖樣的平介質(zhì)進行檢查的一般情況，但是本發(fā)明特別涉及對用于預成形的薄膜晶體管(TFT)LCD面板的玻璃襯底的檢查。
背景技術(shù)：
在制造LCD面板時，要使用大的、干凈的薄玻璃片作為襯底以用來淀積個各材料層，從而形成用作多個相同的顯示器面板的電路。這種淀積通常分階段進行，其中在每一階段中，在先前的一層(或者在玻璃襯底上)上按照經(jīng)常由掩模決定的預定圖樣淀積有特定的材料，如金屬、銦錫氧化物(ITO)、硅、或者無定形硅。每一處理階段都包括各種步驟，如淀積、掩蔽、蝕刻和脫模。
在每一處理階段期間和在一個階段內(nèi)的每一步驟中，有可能引入各種影響結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)缺陷，它們會在最終的LCD面板產(chǎn)品上產(chǎn)生電子和/或視覺的含義(implication)。這種缺陷包括但不限于電路短路，斷路，外部粒子，掩模問題，特征尺寸問題，過蝕刻和欠蝕刻。為了使最終的LCD面板正確地運行，優(yōu)選地需在缺陷產(chǎn)生階段對這些缺陷進行檢測、分類以及在需要的情況下進行修復。修復的決定根據(jù)缺陷的準確分類做出，特別是根據(jù)在“致命的”、“可修復的”和“過程”缺陷之間的區(qū)分。
用于自動缺陷檢測的系統(tǒng)的操作分辨率常常對檢查速度和系統(tǒng)的費用具有直接影響。因此，只有相對較低的分辨率適宜掃描平板的全部區(qū)域。不幸的是，在這種較低的分辨率下，過去一直不能通過收集到的相同圖像數(shù)據(jù)來同時執(zhí)行檢測和可靠的分類。另外，低分辨率對于檢測算法的性能有影響，它常常產(chǎn)生相當數(shù)量的需要被消除的錯誤報警。因此，在缺陷檢測步驟之后，需要有缺陷復查步驟，在缺陷復查步驟中使用較高的分辨率檢查(通過像機)來獲取感興趣的缺陷區(qū)域，以便后面對候選缺陷的驗證，并在之后執(zhí)行自動的或者人工輔助的分類。
在這類操作中，低分辨率子系統(tǒng)被用來檢測平板的問題區(qū)域(缺陷檢測子系統(tǒng)-DDS)，而在后來的階段使用單獨的高分辨率像機來獲取這些問題區(qū)域的高分辨率圖像(缺陷復查子系統(tǒng)-DRS)，從而達到更可靠地自動或者手工分類。只要DDS檢測到的問題區(qū)域的數(shù)目可以保持在可管理的限度內(nèi)，為這些單點的高分辨率圖像獲取就能保持可行性。另外，這一數(shù)目常常對于系統(tǒng)的周期時間(如果要復查所有的缺陷區(qū)域的話)或者對系統(tǒng)的復查性能(如果要復查固定的有限數(shù)目的缺陷的話)有直接的影響。
自動光學檢查(AOI)設備已經(jīng)被用于各種問題，包括但不限于印刷電路板(PCB)檢查、硅超大規(guī)模集成(VLSI)電路晶片(粒)檢查、以及LCD面板檢查。所采用的大多數(shù)解決方案都基于空間域圖樣(spatialdomain pattern)對比技術(shù)，這些技術(shù)常常與傳感器級像素或子像素精度校準技術(shù)結(jié)合使用。
轉(zhuǎn)讓給Levy等人的美國專利No.4,579,455披露了一種校準和圖樣對比技術(shù)，其中測試和參考圖像上的一對7×7窗口受到考慮，并且在這一窗口內(nèi)的多個可能的3×3子窗口上的誤差平方和得到計算。如果在這些組合上的最小誤差超過一個閾值，則認為有缺陷。該方法似乎能夠?qū)⑿适湎蛳卵a償至傳感器像素級。
與由Levy等人發(fā)明并轉(zhuǎn)讓給Specht等人的美國專利No.4,805,123的方法的粗校準精度的有關(guān)陳述事項說明了一種用于檢測缺陷的改進的校準和對比技術(shù)。在這種技術(shù)中，測試和參考圖像中的大窗口被用來計算測試與參考之間的傳感器像素級相關(guān)性。產(chǎn)生采樣的相關(guān)表面的最小點被找到，并且一個二次函數(shù)被適用于該最小點的鄰近表面。利用這個合適的二次函數(shù)，就可以獲得子像素精度轉(zhuǎn)換來校準測試和參考圖像。校準的圖像在測試和校準的參考圖像上的2×2子窗口上通過用閾值檢查圖像差而得到比較。
也有人提出對這些基本技術(shù)的變化和改進，例如，轉(zhuǎn)讓給Yolles等人的美國專利No.5,907,628，除了別的東西外，它還指出使用采樣的相關(guān)表面尋找最小值的缺點，并爭論說由于表面的粗采樣而使這一點可能不相應于真正的最小值。因此，他們爭論到，后繼的子像素插值步驟對改善檢測的最小值不起什么作用，并且將產(chǎn)生錯誤的校準結(jié)果，從而導致檢測中的錯誤報警。Yolles等人建議根據(jù)改善的比較實體對比較過程進行細化來緩解這些問題。
對于上面的任何方法，使用單一適宜的(相對較低的)分辨率來掃描被檢查的物體表面將會導致一組可能的缺點。這些可能的缺點一定包括合理的缺點和錯誤的警報這兩者，由于這些方法不能完全濾除在測試和參考圖像之間的預期的變化。這導致了對一組候選缺陷的警報并增大了對這些候選缺陷進行驗證以形成被檢物體的真正缺陷圖的需要。另外，有強烈的需要以將合理的缺陷分類成多個缺陷類別，從而幫助處置被檢查物體，在某些應用中可能允許修復該物體。
在轉(zhuǎn)讓給Alumot等人的美國專利No.5,699,447中提出了沿著這一方向的一種解決方案，它描述了一種兩階段的掃描方案。整個面板首先在一個階段中以較高速度由較低分辨率的非電荷耦合器件(CCD)光學系統(tǒng)級通過光柵掃描模式中的小直徑激光束受到掃描。接著是使用基于高分辨率的CCD光學系統(tǒng)的第二階段掃描。后一掃描階段提取由前一掃描階段檢測到的所有缺陷可疑位置的較高分辨率的圖像。雖然這一解決方案說明需要提取受檢物體的較高分辨率的圖像以供驗證，但是它與本發(fā)明的不同之處在于，檢查的第一階段是借助帶有小直徑激光束的光柵掃描，而且兩次檢查是在順序階段中進行。其包括下面一些缺點(a)增加了周期時間高分辨率成像階段在主檢測階段之后立即到來。高分辨率成像的順序本質(zhì)對檢查周期時間有顯著影響，因為高分辨率圖像獲取、復查以及分類所需的時間被增加到了檢測掃描所需的時間上。
(b)空閑成像資源高分辨率缺陷復查成像器在檢測成像器活動時空閑，而復查成像器活動時檢測成像器則空閑。這導致在給定時間限制內(nèi)系統(tǒng)資源的低效利用。
(c)非優(yōu)化復查過程當需要進行分類并且生產(chǎn)環(huán)境時間限制阻止了所有候選缺陷位置的成像時，可能給系統(tǒng)的用戶留下一些困難的任務來決定有多少和哪一些候選缺陷要用高分辨率復查成像器收集和處理。
所需要的是完全自動和重疊的高分辨率缺陷復查系統(tǒng)，其與快速和精確分類技術(shù)結(jié)合操作，以改善檢查和修復的速度和準確度。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，它提供了一種并發(fā)低分辨率/高分辨率平行掃描系統(tǒng)以作為對檢查系統(tǒng)的掃描過程的改進，由此使低分辨率缺陷檢測階段有效地與其中缺陷被自動定義和解決的高分辨率缺陷復查和分類階段重疊和并行。雖然本發(fā)明對于光學檢查平物體表面的缺陷的更一般的問題來說是有效的解決方案，但是本發(fā)明對檢測淀積有集成電路LCD平面板的大玻璃板上的圖樣缺陷特別有用。因此，本發(fā)明將關(guān)于這一特定應用得到說明。
本發(fā)明提供了一種改進的系統(tǒng)，該系統(tǒng)在機械上和電氣上能夠在時間上并發(fā)對經(jīng)受檢查的物體表面執(zhí)行低分辨率和高分辨率成像。這包括兩個獨立和平行的具有不同分辨率的成像子系統(tǒng)，每一個系統(tǒng)都能夠從被檢物體表面并行地獲取圖像。低分辨率成像階段包括缺陷檢測子系統(tǒng)(DDS)，高分辨率成像階段包括缺陷復查子系統(tǒng)(DRS)。此外，每一個這些子系統(tǒng)都可以依次具有一個或者多個成像通道。
DDS覆蓋受檢物體的整個表面，典型地使用多個相同的、相對較低分辨率的成像光學部件(imaging optics)和光電變換器(諸如CCD器件或互補型金屬氧化物半導體(CMOS)光敏器件)。這一子系統(tǒng)的明確目的是區(qū)分候選缺陷并可選地根據(jù)相對于TFT柵格特征的缺陷位置預分類它們。這種預分類可以歸類候選缺陷于數(shù)據(jù)線、門線、晶體管、電容器、和ITO電極。由于在一給定時間內(nèi)可以復查的缺陷的數(shù)目是有限的，因此可以使用缺陷預分類結(jié)果來區(qū)分缺陷競爭的優(yōu)先次序，以便于復查。候選缺陷的優(yōu)先化是通過給每一候選缺陷指定一個相應于預分類結(jié)果的復查價值因子來實現(xiàn)的。
DDS可以安裝在運動的裝置上，該裝置沿受檢物體移動以可能地經(jīng)過多個回合(pass)，或者可選地被固定安裝在載有受檢物體的移動表面上。
DRS利用少量具有相對較高分辨率的相同成像光學部件和光電變換器覆蓋了很小的受檢區(qū)域。這一子系統(tǒng)的專門目的是以高分辨率對被識別的并由DDS子系統(tǒng)預分類的候選缺陷進行成像，以便于自動進行的最終缺陷分類。DRS成像通道可以安裝在運動的裝置上，該裝置與DDS同步地沿受檢物體移動。每一DRS通道還能夠獨立地移動穿過被檢物體。
借助重疊低分辨率缺陷檢測和高分辨率缺陷復查及分類功能，本發(fā)明尋求顯著地減少用于對大的具有圖樣的平物體進行自動光學檢查的總周期時間?？紤]到應用在TFT LCD上的檢查問題，此舉增加了(自動光學檢查儀器)AOI儀器對于常在緊的周期時間限制下進行操作的用戶的價值，因此增加了AOI系統(tǒng)用于在線100％TFT-LCD平板檢查的機會。
通過DRS成像通道的機械運動可使檢查得到簡化，這一運動借助調(diào)度算法而得到動態(tài)調(diào)整。這一算法尋求通過使由DRS獲取的高優(yōu)先級候選缺陷的數(shù)目最大化并同時使子系統(tǒng)模塊移動的距離最小化，從而優(yōu)化缺陷復查的努力。這一算法的輸入是由DDS在玻璃板平面內(nèi)檢測到的候選缺陷的空間分布以及由DDS指定給候選缺陷的復查價值因子。調(diào)度算法的結(jié)果是各個單獨的DRS模塊的優(yōu)化運動模式。這一運動模式然后由DRS運動系統(tǒng)執(zhí)行。
因此，最優(yōu)調(diào)度算法使不能通過帶有給定數(shù)目的像機的DRS的高分辨率成像復查的候選缺陷的數(shù)目最小化。它還允許對高分辨率成像更重要的候選缺陷獲得優(yōu)先級?？傊?，它或者導致為一個給定的候選缺陷分布所需要的像機的數(shù)目達到最小化，從而潛在地減少系統(tǒng)費用，或者利用同樣數(shù)目的像機模塊而改善系統(tǒng)的性能。
調(diào)度算法的一個特定的實施例可以基于圖論，并且在本公開中為演示的目的而得到詳細說明。然而，調(diào)度算法的其他備選實現(xiàn)也是可能的，本發(fā)明并不限于所敘述的算法的特定細節(jié)。
運動中(On-the-fly)(OTF)聚焦是本發(fā)明所需的一個典型特征，用以通過把高分辨率成像系統(tǒng)帶到候選缺陷位置進行清晰聚焦從而實現(xiàn)具有低和高分辨率的重疊的并發(fā)DDS/DRS系統(tǒng)。它提高了整體方案的時間效率，并使DRS能夠沿y軸不停地操作。
作為DRS的一部分的實時并發(fā)復查和分類使檢查過程中人干預的需要達到最小化，并提高了系統(tǒng)的周期時間效率。
本發(fā)明及其部件起到了檢查及相關(guān)處理的流水線的作用，它使檢查的所有關(guān)鍵階段在掃描被檢物體期間完全活動和被使用。
參考下面結(jié)合附圖所做的詳細說明，本發(fā)明將得到更好的理解。


圖1是面板部分的一個小區(qū)域的俯視圖，其示出了可能的缺陷類型；圖2A和圖2B的立體圖對應于相對的掃描方向而分別示出了本發(fā)明一種可能的實現(xiàn)方案的立體圖；圖3A和圖3B示出了可行的邊界；圖4A、圖4B和圖4C示出了訪問策略；圖5A和圖5B示出了自動聚焦策略。
具體實施例方式
參考圖1，其中示出了在LCD面板制造過程中能夠發(fā)現(xiàn)的一些可能的缺陷。這些缺陷包括突入到ITO層112中的金屬凸起110、突入到金屬116中的ITO凸起114、金屬112中的所謂的鼠咬裂縫118，金屬116中的斷路120，像素的晶體管122中的晶體管短路124，以及在任何區(qū)域中的外部顆粒126。每一類型的這些缺陷必須受到檢查和分類并且在可能的情況下得到修復。
根據(jù)本發(fā)明，檢查平臺10(圖2A或2B)配備有缺陷復查子系統(tǒng)(DRS)12。DRS12包括多個基本相同的具有較高分辨率的成像光學部件和光電變換器，它們一起形成一組像機模塊14、16、18，這些模塊能夠在臺架(gantry)20上隨缺陷檢測子系統(tǒng)(DDS)24的掃描運動一起沿被檢物體22的長度方向移動。每一個相同的像機14、16、18還能夠獨立地移動穿過缺陷檢測子系統(tǒng)24的掃描運動。
這種系統(tǒng)的一種適宜的機械布局被圖示在處于兩個相對的掃描方向的圖2A和2B中，其中DSR12放在它自己的掃描臺架20上，該臺架20可以沿低分辨率掃描的方向運動。單獨的高分辨率DRS模塊14、16、18被操作以運動穿過主掃描方向。為了說明的目的，圖中示出了20個DDS24模塊26-45和3個DRS模塊14、16、18。模塊的實際數(shù)目也可由特定應用的需要決定。DRS模塊14、16、18不一定要在單獨的臺架20上，它們也可以安裝在同一臺架上，如DDS臺架47。另外，雖然在這里用圖表示使用線性驅(qū)動的臺架，但是考慮在受檢表面上執(zhí)行成像掃描時，它并不是唯一的方法?？梢杂衅渌鼒?zhí)行這一掃描的備選方法，如具有適當設計的靜止光學部件的傾斜轉(zhuǎn)動鏡掃描器，并且可以相應地采用本文中公開的算法。
DDS/DRS并發(fā)系統(tǒng)10的操作包括促使臺架47上的較低分辨率DDS24對被檢物體的整個區(qū)域進行掃描，掃描可以經(jīng)過多個回合(pass)，其中每一回合覆蓋了總面積的一部分。在每一個回合期間，DDS執(zhí)行基本的缺陷檢查和分類，并產(chǎn)生缺陷和候選缺陷的列表。然后這些候選缺陷被排隊，以便用DRS12以較高分辨率動態(tài)調(diào)度成像。
每一個這種候選缺陷還被與DRS價值測度相關(guān)聯(lián)，以指示用高分辨率成像這一特定候選缺陷的重要級別。隨DDS24協(xié)同運動的DRS12執(zhí)行最優(yōu)運動模式，以使在當前回合獲取的候選缺陷的數(shù)目和價值最大。在當前回合不能獲取的候選缺陷被安排在后繼的回合。這一過程的細節(jié)在下面的章節(jié)中敘述。
受檢大物體的平度在掃描區(qū)域上的微小改變結(jié)合DRS模塊14、16、18的典型的光學部件的非常小的景深(depth-of-field)是DRS模塊動態(tài)聚焦方案的必要條件。因此，本發(fā)明結(jié)合入了能夠在行進到候選缺陷位置時執(zhí)行動態(tài)自動聚焦的DRS模塊14、16、18。這一特征的細節(jié)在下面的章節(jié)中敘述。
DRS模塊調(diào)度本發(fā)明的一個特征是將可用的高分辨率DRS模塊14、16、18調(diào)度到安排好的候選缺陷處的過程，以使用于缺陷復查的努力最優(yōu)化，這一點是通過使獲取的候選缺陷的數(shù)目和DRS價值最大化同時使模塊移動的距離最小化來實現(xiàn)的。這種調(diào)度算法的一個特定的實施例基于圖論并且將為了說明的目的而得到描述。本發(fā)明不限于該算法的特定細節(jié)，也可以使用提供動態(tài)調(diào)度的備選方法。
根據(jù)預期的缺陷分布是均勻的這一假設，可以認為每一DRS模塊14、16、18都是獨立的，并且具有使解決各個職責的x跨度劃分及防止碰撞所需的最小量的相互作用，下面加以說明。
當DDS24掃描時，它揭示出待由高分辨率DRS模塊14、16、18之一并發(fā)成像的候選缺陷。由于機械加速和對系統(tǒng)設計的速度限制，遵從這些限制的DRS模塊14、16、18也許不能在同一回合中獲取所有揭示出的候選缺陷。特定調(diào)度算法的全部細節(jié)未在本公開中給出，但是本文中給出了關(guān)鍵步驟的列表并概略說明了必須考慮的一些關(guān)鍵的限制，以便本領域的普通技術(shù)人員可以提出合適的調(diào)度算法。用于將選定的DRS模塊14、16、18調(diào)度到候選缺陷處的調(diào)度算法考慮到了對模塊運動的機械限制，例如最大加速和速度、動態(tài)聚焦的需求、由交替運動模式可以獲取的缺陷數(shù)目、以及各個單獨缺陷的DRS價值的值。合適的調(diào)度算法還處理在掃描區(qū)域上進行多回合掃描的情況，從而有效地使不能在當前回合上獲取的候選缺陷在后繼的回合中被獲取。
DRS模塊調(diào)度過程應該在掃描的主方向(表示為x-y平面中的y軸)上考慮固定的或變化的先行窗口(look-ahead window)，以決定受到DRS成像模塊的調(diào)度優(yōu)化處理的動態(tài)列表候選缺陷。另外，在所有未處理的候選缺陷被考慮進行這種調(diào)度優(yōu)化的情況下，這一窗口可以覆蓋整個玻璃跨度。對于沿y軸的任意給定距離，單個DRS模塊具有一個區(qū)域的適宜的訪問場(FOA)，在該區(qū)域中，該模塊可到達其內(nèi)的任何點，假定該模塊在開始時是靜止的，并且在運動到終點時趨于再次靜止。圖3A和3B示出了適宜的訪問場。
如圖3A和3B所示，特定DRS模塊各個初始位置和速度以及y軸上預選的先行窗口導致了特定的訪問場。訪問區(qū)域的這個場確定出哪個缺陷可從DRS模塊的當前位置到達。然而，一旦該模塊開始朝有可能是候選缺陷的目標位置運動，則這一區(qū)域?qū)l(fā)生改變并且必須重新計算。如果當計算區(qū)域時該模塊對x軸不是靜止的，則這一區(qū)域的形狀將會改變。
根據(jù)這里所述的調(diào)度算法的特定實施例，通過合適的訪問場計算，本發(fā)明所述DRS模塊的每一個都處理在選擇的y軸窗口中的可見的候選缺陷圖以執(zhí)行下面的步驟(a)構(gòu)造前向流動(forward flow)圖，其帶有相應于候選缺陷和當前模塊位置的節(jié)點，以及與從當前位置到候選缺陷和在候選缺陷之間的可行的運動相對應的弧線(arc)；(b)對于表示從一個候選缺陷到另一個候選缺陷的模塊運動的每一個弧線計算一個價值因子。該價值因子包括物理的候選缺陷到候選缺陷的距離值，丟失其它缺陷(由于在新位置產(chǎn)生的新的合適的訪問場)的懲罰，以及獲取目標缺陷的負成本(negative cost)(或由其復查價值決定的好處)；(c)為從當前位置到考慮的y軸窗口的末端的最小成本路徑(minimum cost path)求出結(jié)果圖表；(d)為相應DRS模塊計算出需要的運動軌跡。
圖4A到4C示出了上述過程。只要落入所考慮的y軸先行窗口的該組候選缺陷不改變，運動解就是最優(yōu)的。然而，一旦可能具有不同價值值的新的缺陷出現(xiàn)在該窗口的視野內(nèi)，則當前的運動解將可能不再是最優(yōu)的，并且應該重復上述過程以為所涉及的DRS模塊尋找新的最優(yōu)路徑。當計算新的解時，所涉及的DRS模塊可能已經(jīng)處于朝向缺陷的運動中。根據(jù)新的最優(yōu)解，該模塊可以改變方向以朝向不同的候選缺陷的位置。
作為本發(fā)明的一個特征，弧線成本被確定作為獲取目標候選缺陷的負成本(亦即好處)的適當函數(shù)，當弧線被選擇并且運動的總距離和能量成本與該弧線相關(guān)時，候選缺陷的成本丟失?？偝杀局械母鲉蝹€因子被規(guī)范到兼容的動態(tài)范圍，并根據(jù)特定應用的需要而受到加權(quán)以產(chǎn)生最終的弧線成本。
產(chǎn)生的“最短路徑查找”的圖論問題被解決以用于從當前的模塊位置直到和包括在模塊的先行窗口內(nèi)的沿y軸的最后的候選缺陷的最小成本路徑。在獲取計算順序中的最后候選缺陷后，模塊保持x靜止狀態(tài)，直到另一個新的候選缺陷出現(xiàn)在先行窗口內(nèi)，在這種情況下過程重復。對圖論問題的解決通過使用在這一領域中已良好建立的算法產(chǎn)生。例如，這一領域公知的用于最短路徑或其增量變體的Dijkstra的算法似乎非常適合這一任務，但是也可以考慮其它的備選算法。
本發(fā)明的另一特征是借助對適宜的訪問場的附加限制而將邊界條件以及相鄰模塊的存在結(jié)合入明確表達的圖表中。對于穿過同一x軸的相鄰DRS模塊中的每一個都分配有其間具有適當重疊量的等大小的調(diào)度區(qū)。分成大小相等的區(qū)域的x跨度分區(qū)是基于缺陷均勻分布的假設而做出的。
候選缺陷有可能落入在兩個相鄰的DRS模塊之間的重疊區(qū)內(nèi)，在這種情況下將考慮這兩個模塊的解。如果只有一個模塊或者沒有模塊在它們的最優(yōu)調(diào)度軌跡中包括那個特定缺陷，則這種情況不會導致任何沖突條件。在兩個最優(yōu)路徑都包括該特定缺陷的場合，可以選擇算法以考慮這兩個模塊的計算出的總最優(yōu)結(jié)果成本，并且將缺陷分配給導致兩個總最優(yōu)成本的最小化的那個模塊。例如，設mi和mi+1是兩個相鄰模塊，C*i和C*i+1是兩個最優(yōu)結(jié)果成本，則該缺陷被分配給滿足以下條件的模塊kk=argmin{Ci*,Ci+1*}---(1)]]>在為所有DRS模塊找到最優(yōu)調(diào)度解后，相應的運動數(shù)據(jù)得到計算并被發(fā)送到DRS運動控制硬件。這一關(guān)系適用于本發(fā)明設想的各種臺架組合。
DRS像機模塊動態(tài)自動聚焦本發(fā)明的另一個特征是動態(tài)調(diào)整DRS像機模塊聚焦并查找最優(yōu)焦點的過程。此舉是在模塊朝向目標候選缺陷位置的運動中完成的，下面將進行解釋。
在被檢查的大的平的物體的整個跨度內(nèi)存在與平度的隨機偏差。這些偏差被假定具有低的空間頻率(亦即沿x-y平面緩慢發(fā)生)。這一效果與用于高分辨率成像所需要的非常高的顯微鏡放大的非常窄的景深結(jié)合。因此，對于每一被成像的新位置，必須重新聚焦光學部件。為通過DRS模塊使缺陷覆蓋最大，這一聚焦需要在運動中完成，亦即當模塊正朝向候選缺陷位置移動時。在DRS模塊被和DDS安裝在同一臺架上的實施例中，這一點尤其需要，因為后者具有由低分辨率線掃描成像要求規(guī)定的恒定y軸運動。
在一個實施例中，本發(fā)明通過在朝向候選缺陷的移動期間執(zhí)行一系列完全的或者部分的圖像獲取，以尋求實現(xiàn)對候選缺陷位置的最優(yōu)聚焦。在任何實施例中，動態(tài)聚焦過程在足夠靠近目標位置的距離處啟動和完成，從而使得到的焦點在目標位置處有效。
這一過程借助下述步驟進行(a)從離開目標候選缺陷的一個預定距離開始，并在該模塊運動期間，從DRS像機模塊獲取一系列圖像數(shù)據(jù)；(b)通過利用從像機模塊提取的這一系列圖像數(shù)據(jù)并結(jié)合在這些圖像上計算出的焦點質(zhì)量測量值，以采樣焦點質(zhì)量曲線；(c)利用平滑函數(shù)插值這些樣本，以為聚焦光學部件的z階段運動確定最大焦點；(d)將z驅(qū)動器引導至使焦點質(zhì)量判據(jù)最大的位置，以獲得在目標區(qū)域上的最清晰的聚焦。
圖5A和5B示出了模塊從候選缺陷n2到n5的運動，其中假定n5在附加限制下仍然適宜。根據(jù)所需光學部件的性質(zhì)，例如應用所需的線掃描傳感器或區(qū)域掃描傳感器，(a)中的圖像獲取步驟既可以在模塊的任意對角線運動期間(也在x軸方向運動)執(zhí)行(圖5A)，也可以僅當像機成為x靜止時執(zhí)行(圖5B)。在后一場合，為聚焦的目的，對適宜的訪問場的計算考慮到了在運動終點處的附加的x靜止周期。
步驟(b)使用的聚焦質(zhì)量測度可以基于圖像的對比度以及該圖像中的最高頻率成分，此成分由所使用的透鏡系統(tǒng)的調(diào)制傳輸功能(MTF)限制。
DRS運動中的候選缺陷分類通過使用由DRS采集到的高分辨率圖像，該系統(tǒng)可以對在受檢物體上發(fā)現(xiàn)的候選缺陷執(zhí)行并發(fā)復查和自動分類。
DDS產(chǎn)生一個候選缺陷流，它們排隊并被調(diào)度好以由多個DRS模塊進行成像。借助在前面的章節(jié)說明的方法調(diào)度DRS模塊以對突出的候選缺陷執(zhí)行高分辨率成像。這樣就產(chǎn)生一個與高分辨率圖像數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的候選缺陷流。這些候選缺陷經(jīng)歷兩階段的處理，包括(a)自動復查；以及(b)自動分類。
在自動復查(AR)處理期間，高分辨率候選圖像被與存儲在系統(tǒng)存儲器中的參考圖像(或者更具體說是參考圖像的數(shù)據(jù)表示)進行比較，參考圖像是預先用同一模塊或不同模塊獲取的。這一步驟涉及在測試和參考之間的已知變化的補償，包括對諸如像機靈敏度、傳感器像素靈敏度變化，以及在傳感器像素級上的空間未校準的事項進行校正。由于DRS模塊的高分辨率，所以不需要子像素校準。
自動復查處理的結(jié)果或者是證實在備選位置存在合理缺陷，或者是拒絕作為“假”缺陷的缺陷，亦即是低分辨率DDS的已知限制的人工產(chǎn)物(artifact)。合理缺陷被轉(zhuǎn)送給自動分類階段。
在自動分類(AC)階段期間，高分辨率缺陷圖像與AR階段的輸出被結(jié)合起來，以用于提取缺陷的相關(guān)特征，并通過分類處理做出關(guān)于缺陷類型的最終決定?？赡芨信d趣的單個特征取決于特定的應用，但是應該包括缺陷尺寸、缺陷位置、缺陷形狀以及信號電平。
在考慮的TFT-LCD平板檢查是用于產(chǎn)品缺陷的情況下，分類系統(tǒng)的主要輸出是決定缺陷是否為a)過程缺陷，b)可修復缺陷，或者c)致命缺陷。
這些主要決定之內(nèi)的子類別則根據(jù)特定用戶的需要來考慮。
本發(fā)明的另外一個特征是并行實現(xiàn)上述階段(亦即并發(fā)處理)的能力。例如，AR和AC階段操作作為DRS操作的一部分并發(fā)活動，而DDS也同時執(zhí)行被檢物體的整個表面的低分辨率掃描。
以上參考了特定的實施例來解釋本發(fā)明。其他的實施例對于本領域的普通技術(shù)人員來說是顯然的。因此除了由所附權(quán)利要求指出的以外，上述說明的意圖并不是對本發(fā)明的限制。
權(quán)利要求
1.一種檢查具有圖樣的平的介質(zhì)的方法，包括利用相對較低的分辨率成像和定位協(xié)議通過成像設備檢查具有圖樣的平的介質(zhì)；同時并發(fā)地利用基于相對較高的分辨率成像和定位協(xié)議執(zhí)行成像，以對由上述檢測步驟指出的缺陷進行復查。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述復查步驟使用動態(tài)優(yōu)化的運動中的自動聚焦成像。
3.一種缺陷檢測方法，與受到測試的具有圖樣的平的物體中的候選缺陷的運動中的復查和分類同時進行，所述方法包括下述并行操作通過缺陷檢測子系統(tǒng)獲取物體的圖像；檢測所述物體的候選缺陷；以及給所述候選缺陷指定復查價值值，所述缺陷檢測子系統(tǒng)具有多個缺陷檢測子系統(tǒng)模塊，所述模塊根據(jù)第一相對較低的操作分辨率進行操作；并同時并發(fā)地通過缺陷復查子系統(tǒng)獲取所述候選缺陷四周的較小區(qū)域的圖像；復查所述較小區(qū)域；并對所述較小區(qū)域進行分類，所述缺陷復查子系統(tǒng)具有多個缺陷復查子系統(tǒng)模塊，所述模塊根據(jù)第二相對較高的操作分辨率進行操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于包括利用動態(tài)缺陷復查子系統(tǒng)模塊調(diào)度算法，使由所述缺陷復查子系統(tǒng)模塊獲取的較高優(yōu)先級的候選缺陷的數(shù)目最大，并使由所述缺陷復查子系統(tǒng)模塊移動的距離最小，以對所述并發(fā)的較高分辨率的復查中的運動進行優(yōu)化。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述調(diào)度算法進一步包括為各個缺陷復查子系統(tǒng)并在所述運動優(yōu)化的每次重復時構(gòu)造圖論意義上的向前的適宜的運動圖表，所述圖表具有相應于每一候選缺陷及其相關(guān)模塊的當前位置的節(jié)點，并且具有相應于在所述節(jié)點之間的適宜運動的弧線；根據(jù)從代表著丟失其他缺陷的成本、所需運動的距離以及目標候選缺陷的復查價值的函數(shù)中選擇的適宜的成本函數(shù)，將每一所述弧線與成本關(guān)聯(lián)，由此獲得結(jié)果圖表，所述弧線表示了從所述候選缺陷中的第一個到所述候選缺陷中的第二個的模塊運動；從缺陷復查子系統(tǒng)的當前位置到沿掃描方向考慮的一個窗口的終點，為查找最小成本路徑解出結(jié)果圖表，所述最小成本路徑由缺陷到缺陷過渡的經(jīng)過排序的順序表示；以及為缺陷復查子系統(tǒng)模塊計算運動數(shù)據(jù)，以用于控制缺陷復查子系統(tǒng)模塊的運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于包括從離開目標候選位置的一個預定距離處開始，并在缺陷復查子系統(tǒng)模塊的運動期間，自動聚焦成像元件；至少利用在圖像上計算的聚焦質(zhì)量度量的樣本獲得一個聚焦質(zhì)量度量曲線；使用平滑函數(shù)插值聚焦質(zhì)量度量的樣本，以為用于移動聚焦光學部件的z階段確定最大聚焦點；以及將z階段引導至使所述聚焦質(zhì)量度量曲線最大化的z軸位置，以獲得在目標候選位置處的最清晰的聚焦。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述聚焦步驟包括從缺陷復查子系統(tǒng)的成像元件獲取一系列圖像數(shù)據(jù)；并且其中所述獲取步驟包括使用一系列圖像數(shù)據(jù)并結(jié)合在圖像上計算的所述聚焦質(zhì)量測量結(jié)果對聚焦質(zhì)量曲線進行采樣。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于包括在缺陷檢測子系統(tǒng)中產(chǎn)生一系列候選缺陷；排隊并安排由多個缺陷復查子系統(tǒng)模塊進行成像的順序；調(diào)度缺陷復查子系統(tǒng)模塊對突出的候選缺陷進行相對較高分辨率的成像，以產(chǎn)生一系列與相對較高分辨率的圖像數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)的候選缺陷；使候選缺陷經(jīng)歷兩階段的處理，包括自動復查處理；及自動分類處理；在自動復查過程期間，對高分辨率候選圖像與在系統(tǒng)存儲器中存儲的已知缺陷狀態(tài)的參考圖像進行比較，其中，所述對比過程包括對測試和參考之間的已知變化進行補償，其包括至少修正下述內(nèi)容之一a)成像設備靈敏度，b)傳感器像素靈敏度變化；在傳感器像素級上補償空間未校準，以產(chǎn)生在候選位置處存在合理缺陷的證實或者拒絕作為假缺陷的缺陷，包括低分辨率DDS的已知限制的人工產(chǎn)物；為自動分類處理傳輸關(guān)于合理缺陷的信息；之后在自動分類處理中，結(jié)合使用相對較高分辨率缺陷成像和自動分類處理的輸出，以提取缺陷的相關(guān)特征；通過分類處理做出缺陷類型的最終結(jié)論。
9.一種用于檢查具有圖樣的平的介質(zhì)的裝置，包括檢測子系統(tǒng)，用于通過成像設備使用相對較低的分辨率成像和定位協(xié)議檢查候選缺陷；復查子系統(tǒng)，其使用相對較高的分辨率成像和定位協(xié)議并發(fā)地對由所述檢測子系統(tǒng)指出的缺陷進行復查。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述檢測子系統(tǒng)還能夠?qū)筒閮r值值指定給所述候選缺陷。
11.一種用于缺陷檢測的裝置，其并發(fā)地在運動中對被測物體中的現(xiàn)象進行缺陷復查和分類，所述裝置包括缺陷檢測子系統(tǒng)，其具有多個缺陷檢測子系統(tǒng)模塊，用于以第一相對較低操作分辨率獲取物體的圖像、檢測候選缺陷、以及給所述候選缺陷指定復查價值值；以及缺陷復查子系統(tǒng)，其具有多個缺陷復查子系統(tǒng)模塊，所述模塊能夠并發(fā)地獲取候選缺陷四周的較小區(qū)域的圖像，利用相對較高分辨率對所述候選缺陷進行復查并將所述候選缺陷分類為缺陷。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述缺陷檢測子系統(tǒng)安裝在第一可運動臺架上，所述缺陷復查子系統(tǒng)則安裝在第二可運動臺架上。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述缺陷檢測子系統(tǒng)包括固定安裝在第一可運動臺架上的多個檢測模塊，所述缺陷復查子系統(tǒng)包括安裝成沿第二可運動臺架運動的多個缺陷復查子系統(tǒng)模塊。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的裝置，其特征在于，所述復查模塊中的第一個的運動由所述復查模塊中的第二個位置限制，并且所述裝置進一步包括控制器，所述控制器可執(zhí)行如下操作構(gòu)造前向流動圖，其具有相應于候選缺陷和缺陷復查子系統(tǒng)模塊之一的當前位置的節(jié)點，并且具有與從缺陷復查子系統(tǒng)模塊的當前位置到第一個選定的候選缺陷以及中間的第二個選定的候選缺陷的可行的運動相對應的弧線；對于表示從一個候選缺陷到另一個候選缺陷的模塊運動的每一個弧線，將成本與弧線關(guān)聯(lián)以作為價值因子的函數(shù)，包括丟失其它缺陷的費用、必須運動的距離、以及獲取的缺陷的價值，從而獲得結(jié)果圖表；解出結(jié)果圖表，以使從缺陷復查子系統(tǒng)模塊的當前位置到考慮的y軸窗口的終點的費用路徑最小；以及為缺陷復查子系統(tǒng)模塊計算運動數(shù)據(jù)，以用于控制缺陷復查子系統(tǒng)模塊的運動。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種并發(fā)低分辨率/高分辨率平行掃描系統(tǒng)和方法以作為對檢查系統(tǒng)的掃描過程的改進，所述檢查系統(tǒng)用于平的物體，如在平板顯示器中使用的大平板，由此使低分辨率缺陷檢測階段有效地與其中缺陷被自動定義和解決的高分辨率缺陷復查和分類階段重疊和并行。雖然本發(fā)明對于光學檢查平物體表面的缺陷的更一般的問題來說是有效的解決方案，但是本發(fā)明對檢測在為形成LCD平面板顯示器的淀積有集成電路的大玻璃板上的圖樣缺陷特別有用。
文檔編號G01N21/956GK1536349SQ200310103440
公開日2004年10月13日 申請日期2003年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月1日
發(fā)明者亞當·韋斯, 阿夫沙爾·薩蘭勒, 亞當 韋斯, 爾 薩蘭勒 申請人:光子動力學公司